1.2.1.1. Nguồn gốc phân bổ nguồn nước
Nguồn gốc của phân bổ nguồn nước được bắt đầu từ sự ra đời của kỹ thuật tưới tiêu trong Thiên niên kỷ thứ 3 trước Công nguyên. Kỹ thuật tưới tiêu đã thúc đẩy sự phát triển của nền nông nghiệp cố định dài hạn. Năng suất tăng từ các cánh đồng phù sa bồi đắp được tưới tiêu đã tạo nên hiện tượng dư thừa lương thực và giải phóng một bộ phận nông dân để họ có thể tự do theo đuổi các sinh kế khác [79].
Thực tế lịch sử cho thấy, những nền văn minh sớm nhất của loài người thường phát triển dọc theo các hệ thống sông rộng lớn ở những vùng đất đai màu mỡ trên thế giới. Phân bổ nguồn nước (phân lũ) còn bổ sung độ màu mỡ cho đất nhờ ngập lụt, không những cho phép mà còn duy trì củng cố những nền văn minh này đến hàng nghìn năm. Tiêu biểu như nền văn minh cổ đại của Ai Cập (dọc sông Nile), Babylon (trên sông Tigris và Euphrates), Harappan (trên sông Indus) và triều đại Thương, Chu của Trung Hoa (trên sông Hoàng Hà). Cũng vì vậy mà đã có được những phương pháp phân bổ nguồn nước sớm nhất trong lịch sử thông qua các hệ thống thủy lợi [48], [54], [59], [83].
Các nền văn minh này tiếp tục phát triển dọc các hệ thống sông lớn ở thời điểm khi lượng nước vượt xa nhu cầu. Do đó, cách phân bổ nguồn nước thời kỳ xa xưa tập trung chủ yếu vào việc phân bổ nước giữa các hộ nông dân dọc các hệ thống thủy lợi. Thời kỳ Babylon cổ đại, vua Hammurabi (1795-
1750 bc) đã lập đạo luật Hammurabi là tập hợp của các đạo luật với chủ đề khác nhau, trong đó có luật phân bổ nguồn nước. Tại Babylon, hệ thống thủy lợi ở châu thổ khô cằn Tigris và Euphrates dựa vào nguồn nước từ tuyết tan mùa đông. Hệ thống tưới tiêu mùa hè hoạt động được là nhờ một hệ thống các đập chứa nước nhỏ và kênh mương thủy lợi. Bộ luật Hammurabi thiết lập một loạt các đạo luật đảm bảo sự công bằng trong sử dụng nguồn nước từ nguồn lưu trữ cũng như kiểm soát tình hình sử dụng quá mức cho phép [80], [82].
1.2.1.2. Phân bổ nguồn nước và pháp luật
Phân bổ nguồn nước được pháp luật quy định trong một quốc gia hay liên quốc gia. Đối với các nước có chủ quyền, thường được thực hiện trong khuôn khổ văn bản quy phạm pháp luật của Nhà nước. Trung Quốc, Nam Phi và Úc cũng như nhiều nước khác đã thiết lập quyền của nhà nước trong quản lý tài nguyên nước và cung cấp căn cứ cũng như yêu cầu đối với các cơ quan chính phủ phát triển và thực hiện các quy hoạch phân bổ nguồn nước. Thay vì các phương pháp tiếp cận đặc biệt trong giải quyết các tranh chấp về nước, quy hoạch phân bổ nguồn nước hiện nay thường tuân theo các nguyên tắc và quy trình đánh giá nguồn nước hiện có để chia sẻ, phân bổ giữa các vùng và các đối tượng sử dụng [50], [55], [68], [78].
Trên phạm vi quốc tế, luật pháp cũng là vấn đề tác động lên các cuộc thương thuyết và thực hiện các thỏa thuận phân bổ nước đối với các dòng sông xuyên biên giới, như Ấn Độ và Pakistan đối với sông Indus, Mexico và Mỹ đối với sông Colorado và Bravo. Nhiều nỗ lực được thực hiện để thúc đẩy các thỏa thuận xuyên biên giới, trong đó có Bộ Quy tắc Helsinki 1966 về việc sử dụng nước trên các con sông Quốc tế và Hội nghị về Luật sử dụng nguồn nước quốc tế phi Hàng hải năm 1997. Cùng với những văn bản khác, với các điều khoản liên quan đến sử dụng “hợp lý và công bằng” các dòng sông xuyên quốc gia, chính là các nguyên tắc phân bổ nguồn nước [51], [52], [62], [65], [67], [69].
Sông Nile chảy qua 11 quốc gia gồm Tanzania, Uganda, Rwanda, Burundi, Cộng hòa Dân chủ Congo, Kenya, Ethiopia, Eritrea, Nam Sudan, Cộng hòa Sudan và Ai Cập. Với lưu lượng nước khoảng 300 triệu m³/ngày, sông Nile là nguồn sống của hơn 300 triệu người và là nguồn cung cấp nước chính cho Ethiopia, Ai Cập và Sudan. Bất đồng giữa các nước và Khartoum hiện nay vẫn trở nên hết sức căng thẳng do Ethiopia xây dựng đập thủy điện Đại Phục Hưng trên thượng nguồn sông Nile mà không có bất cứ sự bàn bạc nào với các nước liên quan. Ba nước liên quan trực tiếp đến nguồn nước sông Nile là Ethiopia, Ai Cập và Sudan không thống nhất được về thời gian và khối lượng nước sẽ tích trữ tại hồ chứa của con đập này [46], [58], [59].
1.2.1.3. Kinh nghiệm phân bổ nguồn nước theo vùng và tuân thủ theo Hiệp ước a) Sông Colorado (Mỹ/Mexicô)
Sông Colorado chảy qua bảy bang thuộc lãnh thổ Mỹ trước khi chảy vào Mexicô. Việc phân bổ nguồn nước của con sông này được thực hiện bằng một loạt các thỏa thuận, trong đó quan trọng hơn cả là Hiệp ước sông Colorado năm 2012. Các thỏa thuận này là công cụ của Hiến pháp Hoa Kỳ và thực chất là các Hợp đồng pháp lý giữa các bên liên quan [56].
Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Colorado [80]
Hiệp ước sông Colorado được xây dựng với mục tiêu phân bổ công bằng nguồn nước hiện có (như ước tính năm 1922) giữa bốn bang của Hoa Kỳ thượng nguồn sông và ba bang dưới hạ nguồn. Hiệp ước yêu cầu thượng nguồn cho phép một lượng nước trung bình 9.25 tỷ m3 chảy xuống hạ nguồn trong khoảng thời gian là 10 năm. Hiệp ước giữa Hoa Kỳ và Mexicô yêu cầu Hoa Kỳ phải xả một lượng nước tối thiểu 1.85 tỷ m3 chảy qua biên giới [76].
Hiệp ước là nỗ lực nhằm cân bằng nhu cầu nước của hạ lưu và bảo vệ nguồn nước cho thượng lưu. Xét về mặt bản chất, phân bổ nguồn nước của lưu vực sông là phân bổ theo phạm vi vùng. Tuy nhiên, Hiệp ước cũng vấp phải vấn đề nhất định. Vào những năm hạn hán, thiếu nước, trữ lượng nước thực tế ít hơn lượng nước tính toán năm 1922. Trong khi đó, Hiệp ước không có cơ chế điều chỉnh lượng nước phân bổ theo trữ lượng nước hàng năm. Dẫn tới, thượng nguồn đã phải xả hơn 50% lượng nước hiện có trong thực tế xuống hạ lưu [80].
Hiệp ước này chưa có cơ chế cung cấp nước cho dòng chảy môi trường. Trong nhiều năm qua, cơ quan lập pháp của cả hai nước yêu cầu cần phải có cơ chế phân bổ nguồn nước cho dòng chảy môi trường để bảo vệ một số loài vật nhất định. Tuy nhiên, yêu cầu này mâu thuẫn với các thỏa thuận trong Hiệp ước, nên chưa được chấp thuận.
Hiệp ước này cũng không có điều khoản về thương mại nước giữa các tiểu bang, không tồn tại cơ chế bảo vệ nguồn nước của một bang và đáp ứng nhu cầu của bang khác, hay các nhu cầu nước cho dòng chảy môi trường; không tạo cơ chế sửa đổi hay cân nhắc phân bổ lại nguồn nước đã được thỏa thuận thông qua. Điều này có nghĩa là phân bổ nguồn nước không được điều chỉnh cả hiện tại lẫn trong tương lai.
Nhìn chung, Hiệp ước sông Colorado là một ví dụ cho cơ chế phân bổ đơn giản giữa các vùng. Nó cũng minh chứng cho những hạn chế của cách tiếp cận thiếu linh hoạt, không cho phép điều chỉnh hàng năm, không phân bổ nước cho mục đích môi trường, không có cơ chế điều chỉnh theo thời gian khi tình hình khí hậu, nhu cầu về nước, những ưu tiên và các yếu tố khác đã thay đổi.
b) Sông Indus (Pakistan/Ấn Độ)
Sông Indus bắt nguồn từ Trung Quốc, chảy qua Ấn Độ và tiếp tục chảy qua bốn tỉnh của Pakistan rồi đổ ra biển. Năm 1996, Ấn Độ và Pakistan đã ký một Hiệp ước quản lý sông xuyên quốc gia. Hiệp ước này cho phép Ấn Độ sử
dụng không hạn chế ba nhánh sông chảy qua lãnh thổ của mình và phân bổ lượng nước còn lại cho Pakistan, thỏa thuận về nước. Sau đó, Pakistan đã thành lập một cơ quan quản lý hệ thống sông Indus để thực thi thỏa thuận [73].
Hiệp định đã xác định được tổng lượng nước hiện có cho phân bổ (ước tính khoảng 144 tỷ m3) và lượng nước phân bổ trung bình hàng năm cho mỗi tỉnh: Punjab: 55.94 MAF (69 tỷ m3); Sindh: 48.76 MAF (60.1 tỷ m3);
NWFP: 5.78 MAF (7.1 tỷ m3);
Baluchistan: 3.87 MAF (4.7 tỷ m3). Lượng nước phân bổ dựa trên thương lượng chính trị mở rộng, mặc dù diện tích tự nhiên, dân số và diện tích đất tưới tiêu là các tiêu chí căn bản được sử dụng trong phân bổ. Lượng nước phân bổ hàng năm được điều chỉnh tăng hoặc giảm dựa vào công thức đưa ra trong thỏa thuận [66].
Hình 1.2: Bản đồ sông Indus [73]
Sự không rõ ràng trong Thỏa thuận đã tạo ra một số bất đồng, trong đó phải kể đến cách hiểu về các điều khoản liên quan đến xây dựng hồ chứa mới, cũng như yêu cầu đối với dòng chảy môi trường (trung bình 10 MAF). Đã dẫn tới các cuộc tranh luận về ai là người có trách nhiệm phân bổ nước, lợi ích mà nó mang lại trong việc xây dựng cơ sở hạ tầng mới để tăng thêm lượng nước phân bổ.
Thỏa thuận cho thấy sự chuyển đổi sang một phương pháp tiếp cận toàn diện hơn, cho phép điều chỉnh phân bổ nước theo mùa và đáp ứng nhu cầu nước cho môi trường. Tuy nhiên, quá trình phân bổ bị chi phối chủ yếu bởi
các nhu cầu hiện tại mà chưa xem xét đến nhu cầu tương lai. Đây là vấn đề còn tồn tại của lưu vực.
1.2.1.4. Kinh nghiệm phân bổ nguồn nước theo thứ tự ưu tiên và tỷ lệ phân bổ a) Sông INCOMATI (Nam Phi)
Lưu vực sông Incomati nằm ở khu vực phía nam của Châu Phi và chảy qua lãnh thổ của Nam Phi, Mozambique và Swaziland. Lưu vực này được coi là bị phân bổ quá mức cho phép và là đối tượng của một Thỏa thuận quốc tế. Thách thức lớn nhất trong phân bổ nguồn nước
của lưu vực là nhu cầu phân bổ lại nguồn nước của các đối tượng sử dụng hiện tại. Phân bổ để bù đắp cho sự bất bình đẳng giới và chủng tộc, nhưng vẫn đảm bảo nghĩa vụ quốc tế và duy trì dòng chảy tối thiếu để đảm bảo phát triển của hệ sinh thái [45].
Hình 1.3: Lưu vực sông Incomati [71]
Quá trình tái phân bổ được xác lập trên cơ sở thứ tự ưu tiên cho các hộ khai thác sử dụng, cho nông nghiệp, công nghiệp, đô thị, được hỗ trợ bằng bộ công cụ mô hình kinh tế và thủy văn, trong đó, có áp dụng một thực nghiệm đánh giá hiệu quả của các ngành (nông nghiệp, công nghiệp, đô thị) và tính đến các tác động do cắt giảm phân bổ gây ra. Incomati là một ví dụ về cách tiếp cận mang tính hệ thống trong xác định các nguồn nước hiện có và các mức độ ưu tiên trong phân bổ (bao gồm lượng nước cấp cho các mục đích môi trường và đáp ứng các nghĩa vụ quốc tế), đánh giá các nhu cầu về nước của các ngành khác nhau dựa trên thang đo hiệu quả, thiết lập khung phân bổ giữa các vùng, khu vực và đối tượng sử dụng khác nhau. Nó đại diện cho các phương pháp tiếp cận hiện đại khi xem xét vai trò kinh tế của nguồn nước và các tác động của những quyết định phân bổ khác nhau [61].
b) Sông Murray-Darling (Úc).
Lưu vực sông Murray-Darling nằm trong lãnh thổ của 4 tiểu bang và chiếm phần lớn đất canh tác nông nghiệp tưới tiêu của Úc. Để phân bổ nguồn nước trên lưu vực sông, bước đầu tiên là khoanh ranh giới các tiểu vùng, dựa trên ranh giới các miền thu nước, cùng với mô hình hệ thống sông hiện tại. Kết quả là khoanh định được 18 tiểu vùng, làm cơ sở cho việc đánh giá chi tiết trữ lượng nước trên toàn lưu vực (hình 1.4) [49], [53], [72].
Hình 1.4: Phân vùng lưu vực sông Murray-Darling [77].
Dự án phát triển bền vững Murray-Darling do Tổ chức Nghiên cứu khoa học và công nghiệp Khối Thịnh vượng chung (CSIRO) thực hiện, đã xác định được hơn 1,4 tỷ m3 nước để phân bổ. Dự án này đã đánh giá về tính bền vững của hệ thống nước mặt và nước dưới
đất tại lưu vực sông Murray-Darling, trong đó sử dụng mô hình hệ thống sông để xác định các vấn đề liên quan đến cơ sở hạ tầng, nhu cầu nước, quản lý nguồn nước và các nguyên tắc chia sẻ nhằm đánh giá, xác định phản ứng của một loạt các kịch bản.
Các bước chủ yếu của dự án được thể hiện trong hình 1.5.
Hình 1.5: Các bước lập mô hình phân bổ nguồn nước trên sông Murray-Darling
Phân bổ nguồn nước trên lưu vực sông Murray-Darling được thiết lập với sự hỗ trợ của việc đánh giá tổng thể trữ lượng nước trên toàn bộ lưu vực và được thực hiện bằng mô hình thủy văn. Trong quá trình tính toán có xem xét đến tác động của các kịch bản biến đổi khí hậu tới tài nguyên nước. Mô hình mô phỏng hệ thống sông bằng mô hình Mike basin, mô hình bổ cập nước dưới đất bằng Seewat, mô hình đánh giá nước dưới đất bằng GMS. Các đánh giá về kinh tế xã hội và môi trường cũng được thực hiện, kịch bản phân bổ, bao gồm:
- Kịch bản cơ sở (1895-2006), tích hợp các mức độ phát triển hiện tại. - Kịch bản dựa vào giai đoạn từ 1997 đến 2006, đưa ra các hậu quả của việc tiếp tục xảy ra hạn hán như hiện tại và trong dài hạn.
- Đánh giá các tác động có thể xảy ra của biến đổi khí hậu tới năm 2030 sử dụng ba mức độ tác động của khí hậu và 15 mô hình khí hậu khác nhau. Các kịch bản khí hậu tương lai trước tiên sẽ được kiểm tra dựa vào các cấp độ phát triển hiện tại, sau đó kiểm tra với các kịch bản phát triển tương lai (tích hợp các tác động lên dòng chảy mặt của lưu vực).
Lưu vực sông Murray-Darling là một lưu vực điển hình trong phân bổ nguồn nước và là lưu vực đã bị sử dụng quá mức cho phép. Phân bổ này giảm đáng kể lượng nước phân bổ hiện tại, theo thứ tự giảm 20% để cứu vãn sự giảm sút của hệ sinh thái trong sông. Chính phủ liên bang phải cam kết chi hàng tỷ đô la để giành lại một cơ chế phân bổ bền vững, trong đó khoản ban đầu là 3,1 tỷ đô la Úc để mua lại nước đã cấp cho các hộ sử dụng nước để cấp cho môi trường [72], [73], [80].
c) Sông Lerma-Chapala (Mexico)
Lưu vực sông Lerma-Chapala của Mexico chảy qua 5 tiểu bang và được coi là đã phân bổ vượt mức với phần lớn nước được sử dụng trong tưới tiêu nông nghiệp, dẫn tới các tranh chấp gay gắt đã xảy ra xung quanh việc phân bổ nguồn nước.
Phân bổ nguồn nước năm 2004 của lưu vực Lerma-Chapala dựa vào mô hình mô phỏng phạm vi lưu vực và các động thái hệ thống, bao gồm dòng chính sông Lerma và các nhánh sông, hồ chứa hiện tại, các công trình thủy lợi, thành phố, thị trấn và các tổ hợp công nghiệp cũng như các tầng chứa nước và hệ thống hồ hiện tại.
Mô hình động thái LERMA có vai trò rất quan trọng trong việc thực hiện mô phỏng các kịch bản khác nhau và hình ảnh hóa chúng theo cách tương đối dễ dàng. Mô hình bao gồm 6 module: module mưa rào - dòng chảy mặt, module cân bằng nước hàng ngày tại các hồ chứa, module nước dưới đất theo dõi cân bằng nước trong các tầng chứa
nước, module tính toán nhu cầu nước tại các thành phố và cây trồng nông nghiệp, module chất lượng nước bao gồm mô hình vận chuyển xác định nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) dọc dòng chính và quá trình sản sinh ra hàm lượng photpho tại Hồ Chapala và module xác định các nguyên tắc phân bổ nước giữa các đối tượng sử dụng nước trong lưu vực.
Hình 1.6: Lưu vực sông Lerma Chapala [80]
Mô hình này kết hợp các biến về thủy văn, kinh tế và môi trường để mô phỏng hệ thống lưu vực theo các kịch bản phân bổ và quản lý nguồn nước, bao gồm 17 tiểu lưu vực là các đơn vị thủy văn, 9 hồ chứa chính bao gồm cả Hồ Chapala, 8 miền/vùng thủy lợi, 9 thành phố và 20 trong số 40 tầng chứa nước quan trọng nhất lưu vực [63], [80].
Một số đánh giá về phân bổ nguồn nước trên thế giới: